KR100670835B1 - 나노임프린트 몰드 제작 방법 - Google Patents

Abstract

100nm 이하 사이즈의 초미세 패턴이 밀집한 구조를 갖는 나노임프린트 몰드를 보다 용이하게 제작하는 방법을 제공한다. 그 나노임프린트 몰드 제작 방법은 제1 기판에 E-빔 리소그라피(E-beam lithography)를 통해 미세 패턴을 형성하는 단계; 및 제1 기판의 미세 패턴을 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography:NIL)공정을 통해 몰드용 제2 기판에 전사하여 NIL 몰드(mold)를 완성하는 단계;를 포함한다. 본 발명의 나노임프린트 몰드 제작 방법은 수십 나노미터 분해능을 갖는 E-빔 리소그라피 공정의 장점을 그대로 활용하면서, E-빔 리소그라피 공정이 까다로워 100nm 이하 패턴을 형성하기 어려운 석영이나 유리 기판과 같은 기판에 나노임프린트 몰드를 용이하고 저렴하게 제작할 수 있다.

Description

나노임프린트 몰드 제작 방법{Method for fabrication of nanoimprint mold}

도 1은 본 발명의 나노임프린트 몰드 제작 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.

도 2a ~ 2f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노임프린트 몰드 제작 방법에 대한 단면도들이다.

도 3a ~ 3g는 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노임프린트 몰드 제작 방법에 대한 단면도들이다.

도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제작된 실리콘 몰드의 AFM 사진 및 그에 대한 2차원 그래프이다.

도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실리콘 몰드의 2차원 및 3차원 AFM 사진들이다.

도 5a는 도 4a의 실리콘 몰드를 이용하여 NIL 공정을 통해 형성된 석영 NIL 몰드에 대한 AFM 사진 및 그에 대한 2차원 그래프이다.

도 5b는 수 ㎛ 정도의 패턴이 형성된 석영 NIL 몰드에 대한 AFM 사진 및 그에 대한 2차원 그래프이다.

도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 4b와 동일한 패턴의 실리콘 몰드를 이용한 석영 NIL 몰드의 2차원 광학 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100:제1 기판.............................100a,100c:패턴이 형성된 제1 기판

100b:얼라인 키가 형성된 제1 기판.........120:얼라인 키

200:E-빔 레지스트........................200a:E-빔 레지스트 패턴

300:PR...................................300a:PR 패턴

500:제2 기판

500a,500b:패턴이 형성된 제2 기판 또는 NIL 몰드

600:NIL 레지스트.........................600a:NIL 레지스트 패턴

본 발명은 나노임프린트 기술에 관한 것으로, 특히 나노임프린트 기술에 필수적인 나노임프린트 몰드를 제작하는 방법에 관한 것이다.

100nm 이하의 나노구조를 제작하는 대표적인 방법으로는 E-빔 리소그라피(E-beam lithography:EBL), 초점 이온빔 리소그라피(focused ion beam lithography:FIBL), 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography:NIL), 깊은 자외선 리소그라피(deep UV(DUV) lithography)가 있다. 한편, 차세대로서 개발 중인 극 자외선 리소그라피(extreme UV(EUV) lithography), 엑스레이 리소그라피(X-ray lithography) 및 홀로그램 리소그라피(hologram lithography or laser interference lithography :LIL) 등이 있다.

수 나노미터(nm)의 분해능을 가진 EBL이나 FIBL의 경우, 가속된 전자나 이온의 전자기적 특성상 기판의 전도성이나 구조에 영향을 많이 받고, 래스터(raster) 또는 벡터(vecter) 스캔 방식이므로 처리량(throuput)이 상당히 느린 단점이 있다.

또한, 반도체 공정에서 대표적으로 사용되고, 웨이퍼 크기의 대면적에 패턴을 한 번의 공정으로 형성하는 DUV 또는 EUV 리소그라피의 경우는 공정 장비의 가격이 매우 고가이고, 포토 마스크의 제작 비용도 비싸며, 노광(exposure) 후 패턴 형성을 위해 사용되는 현상액(developer)에 영향을 받는 플렉시블(flexible) 기판이나 물질에는 사용이 어려운 문제가 있다.

한편, 차세대로 개발되는 X-ray 리소그라피의 경우는 광학(optical) 리소그라피에 비해 회절 한계(diffraction limit)에 의해 제한되는 분해능이 수 nm 정도로 EBL이나 FIBL에 비교할 수 있을 정도이지만, X-ray 원(source) 자체를 크게 할 수 없기 때문에 대면적에 적용하기 어려운 근본적인 문제가 있고, 광원으로 방사광 가속기라는 거대한 장치를 사용해야 하는 어려움이 있다.

격자(grating) 등과 같은 반복되는 패턴을 형성하는 데 많이 활용되는 LIL의 경우는 대면적에 적용하기 용이하고, 기판의 특성에 상대적으로 영향을 받지 않으며 공정 비용도 적게 들지만, 다양한 패턴이 요구되는 구조에는 적용이 어렵고, 여러 층을 형성해야 하는 공정에서는 오버레이 정확도(overlay accuracy) 문제로 인하여 활용이 불가능하다.

반면, 몰드(mold)를 이용하여 임프린트(imprint) 형태로 패턴을 제작하는 방 식은 크게 열적(thermal) 방식과 자외선(UV) 방식으로 구분이 되며, 실리콘(Si) 등과 같은 대표적인 반도체 기판에 적용이 가능함은 물론, 저온 공정이 요구되는 플라스틱(plastic) 기판뿐만 아니라 전도성이 없는 유리(glass)나 석영(quartz) 기판에도 쉽게 적용이 가능하다.

최근 나노임프린트 공정 기술의 개발로 기존의 핫 엠보싱 리소그라피(hot embossing lithography) 방식에 비해 공정 압력이나 온도의 조절이 훨씬 용이하고, 특히 UV 방식의 경우는 상온, 상압의 조건에서도 패턴 형성이 가능하다.

UV 공정에서는 투명한 기판이나 몰드가 요구되는데, 석영(quartz)이 대표적으로 활용된다. 그러나 석영 기판과 같은 몰드 위에 100nm 이하의 미세 패턴을 대면적으로 형성하는 기술은 상당히 까다로워 제작 비용이 상당히 많이 요구되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 100nm 이하의 미세 패턴을 형성하되, 공정이 용이하면서도 대면적으로 형성할 수 있는 나노 임프린트 몰드 제작 방법을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 100nm 이하의 미세 패턴과 함께 100nm 이상의 패턴도 동시에 형성된 나노 임프린트 몰드 제작 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 기판에 E-빔 리소그라 피(E-beam lithography)를 통해 미세 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 기판의 미세 패턴을 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography:NIL)공정을 통해 몰드용 제2 기판에 전사하여 NIL 몰드(mold)를 완성하는 단계;를 포함하는 나노임프린트 몰드 제작 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 미세 패턴을 형성하는 단계는 상기 포토 리소그라피 공정을 통해 상기 제1 기판에 100 nm 이상의 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 100 nm이하의 패턴은 상기 기판 상에 형성된 E-빔 레지스트(resist)를 이용하고, 상기 100 nm 이상의 패턴은 포토 레지스트를 이용하되 상기 E-빔 레지스터 및 포토 레지스트는 각각의 노광(exposure) 및 현상액에 서로 영향을 받지않는 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 기판은 E-빔 리소그라피 공정이 용이한 실리콘(Si) 기판일 수 있고, 상기 제2 기판은 NIL 공정에 적합한 유리(glass) 또는 석영(quarts) 기판일 수 있다. 바람직하게는 상기 제2 기판은 석영 기판이 적절하다.

본 발명은 또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 제1 기판에 E-빔 레지스트를 도포하고 E-빔 리소그라피(E-beam lithography) 공정을 통해 E-빔 레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 E-빔 레지스트 패턴이 형성된 제1 기판에 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정을 통해 포토 레지스트(photo resist:PR) 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 기판의 E-빔 레지스트 패턴 및 PR 패턴을 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography:NIL)공정을 통해 몰드용 제2 기판에 전사하여 NIL 몰드(mold)를 완성하는 단계;를 포함하는 나노임프린트 몰드 제작 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 E-빔 레지스트 패턴은 100nm 이하로 형성되며, 상기 PR 패턴은 100nm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 NIL 몰드를 완성하는 단계에서, 상기 제2 기판에 상기 E-빔 레지스트 패턴을 이용하여 100nm 이하의 패턴을 전사하고, 상기 PR 패턴을 이용하여 100nm 이상의 패턴을 전사하여, 100nm 이하 및 이상의 패턴이 동시에 형성된 NIL 몰드를 형성할 수 있다.

한편, 상기 E-빔 패턴과 상기 PR 패턴의 정확한 위치 조정을 위하여, 상기 E-빔 레지스트 패턴 형성 단계 이전에 상기 제1 기판에 얼라인 키(align key)를 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 나노임프린트 몰드는 E-빔 리소그라피 및 포토 리소그라피 공정을 이용함으로써, 100 nm 이하의 미세 패턴뿐만 아니라 100 nm 이상의 큰 패턴이 동시에 형성된 NIL 몰드를 형성할 수 있는 장점을 가진다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 과장되었고, 도면상에서 동일 부호는 동 일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 나노임프린트 몰드 제작 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도로서, 100nm 이하의 미세 패턴과 100nm 이상의 패턴이 함께 형성되는 나노임프린트 몰드 제작 방법에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 먼저 제1 기판에 얼라인 키(align key) 공정을 행한다(S100). 얼라인 키 공정은 이후에 형성되는 E-빔 패턴과 포토 레지스트(PR) 패턴과의 정확한 정렬(align)을 위해 수행된다. 이러한 얼라인 키 공정은 제1 기판에 PR를 도포하고 포토 리소그라피 공정을 통해 PR 패턴을 형성한 뒤, 건식 식각 공정을 통해 얼라인 키를 형성함으로써 이루어진다.

이후, E-빔 리소그라피(EBL) 공정을 통해 E-빔 레지스트 패턴을 형성한다(S200). EBL 공정은 제1 기판에 E-빔 레지스트를 도포하여 노광(exposure)하고 현상액(developer)으로 현상하는 공정을 말한다. 따라서, 제1 기판은 EBL 공정이 용이한 재질의 기판, 예컨대 실리콘 기판이 바람직하다. 이때, 형성되는 E-빔 레지스트 패턴은 100nm 이하가 된다.

다음, 포토 리소그라피 공정을 통해 PR 패턴을 형성한다(S300). PR 패턴은 상기 E-빔 레지스트 패턴 상부로 PR를 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 형성되며, 패턴의 크기는 100 nm 이상으로 일반적으로 수 ㎛ 정도이다.

E-빔 리소그라피(EBL) 공정 및 포토 리소그라피 공정에서 E-빔 레지스트 및 PR은 스핀 코팅(spin-coating)법으로 도포하며, 두 레지스트는 각각의 노광 및 현상 공정에 의해 서로 영향을 받지 않는 것이 바람직하다.

PR 패턴 형성 후, E-빔 레지스트 패턴 및 PR 패턴을 식각 저지 마스크로 이용하여 식각 공정을 통해 제1 기판에 패턴을 형성한다(S400). 이때 제1 기판에 형성되는 패턴은 E-빔 레지스트 패턴에 의한 100 nm 이하의 패턴 및 PR 패턴에 의한 100 nm 이상의 패턴이 동시에 형성된다.

제1 기판에 패턴이 형성되면, 나노임프린트 리소그라피(NIL) 공정을 진행한다(S500). NIL 공정은 제2 기판에 NIL 레지스트를 도포한 후, 제1 기판의 패턴을 열적(thermal) 방식 또는 자외선(UV) 방식을 통해 임프린트로 전사하여 NIL 레지스트에 패턴을 형성시킨다.

이후, NIL 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 식각 공정을 통해 제2 기판에 패턴을 형성함으로써 NIL 몰드를 완성한다(S600). 여기서 완성되는 NIL 몰드는 다른 100 nm 이하의 미세 패턴이 요구되는 소자에 NIL 공정을 통해 미세 패턴을 전사하기 위한 몰드로 이용되므로, 제2 기판은 NIL 공정, 특히 UV 방식의 NIL 공정이 용이한 재질의 기판이 바람직하고, 일반적으로 석영(quarts) 기판이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린트 몰드 제작 방법은 미세 패턴 형성을 위해 E-빔 공정이 용이한 제1 기판을 이용함으로써, 용이하게 나노임프린트 몰드를 제작할 수 있고, 또한 포토 리소그라피 공정도 함께 이용함으로써, 100 nm 이상의 패턴도 함께 형성된 나노임프린트 몰드를 제작할 수 있는 장점을 가진다.

도 2a ~ 2f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노임프린트 몰드 제작 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2a를 참조하면, 먼저 제1 기판(100)에 E-빔 리소그라피 공정을 위한 E-빔 레지스트(200)를 도포한다. 제1 기판(100)은 E-빔 리소그라피 공정이 용이한 재질의 기판이 바람직하며, 본 실시예에서는 실리콘(Si) 기판을 이용한다. E-빔 레지스트(200)는 스핀 코팅 방법으로 하이드로겐실세스퀴옥산(hydrogen silsesquioxane:HSQ)의 단일층(single layer)로 형성할 수 있다.

E-빔 레지스트(200)의 두께는 HSQ의 농도와 스핀 코팅 속도를 조절함으로써 가능한데, 용매로는 엠아이비케이(Methyle Isobutyle Ketone:MIBK)가 바람직하다. 본 실시예에서는 HSQ로 에프오엑스(flowable oxide:FOX)를 사용하고, 5000 rpm 및 30 초간의 스핀 코팅 조건으로 약 100nm 정도 두께의 HSQ 박막을 형성한다.

도 2b를 참조하면, E-빔 레지스트(200)를 E-빔으로 노광하고 현상하여 E-빔 레지스트 패턴(200a)을 형성한다. 노광 전에 150℃, 220℃ 에서 각각 2분씩 프리베이킹(prebaking)과정을 거치는 것이 바람직하며, 노광은 100kV 및 100pA 조건에서 e-beam을 조사한다. 패턴이 형성되지 않는 E-빔 레지스트 영역은 수성 티엠에에치-계(aqueos TMAH-based) 현상액을 이용하여 제거한다. 여기서 TMAH는 Tetramethylammonium hydroxide을 의미한다. 이때 형성되는 E-빔 레지스트 패턴(200a)은 100 nm 이하의 미세 패턴이다.

도 2c를 참조하면, E-빔 레지스트 패턴(200a)을 식각 저지 마스크로 이용하여 제1 기판(100)을 건식 식각하여, 미세 패턴이 형성된 제1 기판(100a)을 형성한다.

도 2d를 참조하면, 제2 기판(500) 상에 NIL 레지스트(600)를 도포하고 그 상부로 패턴이 형성된 제1 기판(100a)을 접합한 뒤 NIL 공정을 진행한다. 열과 압력을 가하는 thermal 방식과 자외선을 조사하는 UV 방식이 있는데, UV 방식의 경우는 상온 및 상압의 조건에서 공정이 가능하다.

NIL 레지스트(600)는 일반적으로 폴리머 계열의 수지를 이용하는데, UV 방식의 경우는 UV 경화성 고분자 계열을 이용하는 것이 바람직하다. NIL 레지스트(600)의 도포 방법은 스핀 코팅, 액적 도포(droplet dispensing) 및 분사(spray) 등의 여러 가지 방법이 이용될 수 있으나, 스핀 코팅법이 바람직하다.

한편, 제2 기판(500)은 차후의 미세 패턴 즉 100 nm 이하의 패턴이 요구되는 소자의 NIL 공정을 위한 몰드로 이용되므로, NIL 공정에 적절한 재질의 기판이 요구되는데, 일반적으로 UV 방식을 위해서는 자외선이 투과되는 석영, 유리(glass), 사파이어(sapphire) 또는 다이어몬드 등의 기판이 이용될 수 있고, 바람직하게는 석영 기판이 적절하다.

도 2e를 참조하면, NIL 공정이 종료 후, 제1 기판(100a)을 분리시킴으로써, NIL 레지스트 패턴(600a)을 형성한다.

도 2f를 참조하면, NIL 레지스트 패턴(600a)을 식각 저지 마스크로 하여 건식 식각을 통해 미세 패턴이 형성된 NIL 몰드(500a)를 형성한다. 이때, 형성되는 패턴은 전술한 대로 100 nm 이하의 미세 패턴이다.

본 실시예에서는 도전성이 없어서 E-빔 리소그라피 공정이 까다로워 미세 패턴의 형성이 어려운 석영 NIL 몰드의 제작에 있어서, E-빔 리소그라피 공정이 용이 한 실리콘 기판을 사용하여 E-빔 리소그라피 및 NIL 공정을 진행함으로써, 용이하게 석영 NIL 몰드를 제작할 수 있다.

도 3a ~ 3g는 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노임프린트 몰드 제작 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 실시예에서와 동일한 공정에 대해서는 생략 또는 간략하게 설명한다.

도 3a를 참조하면, 먼저 제1 기판(100b)에 얼라인 키(120)를 형성한다. 얼라인 키(120)는 일반적으로 포토 리소그라피 공정 및 식각 공정을 통해 형성하고, 이후의 E-빔 패턴 및 PR 패턴의 얼라인을 위해 형성한다. 따라서, E-빔 레지스트 패턴 및 PR 패턴에 대한 얼라인 키를 동시에 형성한다.

도 3b를 참조하면, E-빔 리소그라피 공정을 통해 E-빔 레지스트 패턴(200a)을 형성한다. E-빔 레지스트 패턴(200a) 형성 방법은 제1 실시예와 동일하다.

도 3c를 참조하면, E-빔 레지스트 패턴(200a)이 형성된 제1 기판(100b) 전면에 PR(300)를 도포한다. 이러한 PR(300)은 포토 리소그라피 공정을 통해 패드(pad)나 상호 접속(interconnection) 등의 큰 패턴을 형성하기 위해 형성된다. 전술한 대로 PR(300)은 노광 및 현상 공정 중에 E-빔 레지스트에 영향을 주지 않는 재질의 레지스트가 사용되어야 하며, 그 두께는 E-빔 레지스트 패턴(200a) 보다는 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.

도 3d를 참조하면, 포토 리소그라피 공정을 수행하여 큰 패턴의 PR 패턴(300a)을 형성한다.

도 3e를 참조하면, E-빔 레지스트 패턴(200a) 및 PR 패턴(300a)을 식각 저지 마스크로 이용하여 건식 식각 함으로써, 미세 패턴과 큰 패턴이 형성된 제1 기판(100c)을 형성한다. 따라서 제1 기판(100c)에는 100 nm이하의 미세 패턴과 100 nm 이상, 예컨대 수 ㎛ 정도의 큰 패턴이 동시에 형성된다.

도 3f와 같이 NIL 레지스트(600)가 형성된 제2 기판(500)에 제1 기판(100c)을 접합하여 NIL 공정을 수행함으로써, 도 3g와 같은 미세 패턴과 큰 패턴이 동시에 형성된 NIL 몰드(500b)를 형성한다.

제1 실시예에서 설명한 바와 같이 본 실시예에서도 제1 기판 및 제2 기판은 적절한 재질의 기판을 선택하여야 하고, 특히 제1 기판의 경우 E-빔 리소그라피 및 포토 리소그라피 공정이 모두 가능한 기판을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, E-빔 레지스트, PR 및 NIL 레지스트 역시 적절한 재질 및 형성 방법 등을 선택하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 E-빔 리소그라피 및 포토 리소그라피 공정이 모두 가능한 제1 기판을 이용하여 E-빔 리소그라피 및 포토 리소그라피 공정을 수행하고 제2 기판에 전사함으로써, 100 nm 이하의 미세 패턴뿐만 아니라 100 nm 이상의 큰 패턴이 동시에 형성된 NIL 몰드를 제작할 수 있다.

도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제작된 실리콘 몰드의 AFM(atomic force microscope) 사진 및 그에 대한 2차원 그래프이다.

도 4a를 참조하면, 왼쪽 사진을 통해 실리콘 기판에 3 차원적으로 미세 패턴들이 형성되어 있음을 볼 수 있다. 형성된 미세 패턴은 오른쪽 그래프를 통해 대략 높이와 폭의 종횡비(aspect ratio)는 2:1 정도이고, 패턴의 폭은 50nm/50nm 정도임 을 확인할 수 있다. 한편, 오른쪽 그래프 상부의 사진은 x-y 평면을 바라본 2차원 AFM 사진이다.

도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실리콘 몰드의 2차원 및 3차원 AFM 사진들이다.

도 4b를 참조하면, 왼쪽 사진은 2차원 사진이고 오른쪽 사진은 3차원 사진이다. 사진상 하얀 부분이 패턴이 형성된 부분인데, 그 중 폭이 넓은 하얀 부분이 다수의 미세패턴이 형성된 부분이다.

도 5a는 도 4a의 실리콘 몰드를 이용하여 NIL 공정을 통해 형성된 석영 NIL 몰드에 대한 AFM 사진 및 그에 대한 2차원 그래프이다. 도 5a를 참조하면, 제 4a의 실리콘 기판의 패턴이 석영 NIL 몰드에 전사되어 미세패턴이 형성된 석영 NIL 몰드를 확인할 수 있다.

도 5b는 수 ㎛ 정도의 큰 패턴이 형성된 석영 NIL 몰드에 대한 AFM 사진 및 그에 대한 2차원 그래프이다. 도 5b를 참조하면, 큰 패턴이 형성된 부분, 즉 수 ㎛ 정도의 사이즈로 형성된 패턴을 볼 수 있다. 왼쪽 사진에서 두 부분의 직사각형 형태의 부분이 하부로 식각되어 패턴이 형성된 부분이다.

도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 4b와 동일한 패턴의 실리콘 몰드를 이용한 석영 NIL 몰드의 2차원 광학 사진이다. 도 5c를 참조하면, 제2 실시예에 따라 제작된 패턴의 실리콘 몰드를 이용함으로써, 도 4b와 동일한 패턴을 가진 석영 NIL 몰드를 보여준다. 사진상 띠 형태의 여러 긴 직사각형 부분이 큰 패턴이 형성된 부분이고 중간에 짙은 긴 띠 모양의 부분이 미세 패턴이 형성된 부분으로 미세 패턴이 명확하게 나타나 있지는 않다.

본 발명에 의한 NIL 몰드 제작 방법은, 향후 요구되는 100 nm 이하 급의 나노전자공학(nanoelectronics)을 다양한 기판 위에 구현하기 위해 요구되는 NIL 몰드 제작을 보다 용이하게 함으로써, 기존의 DUV(or EUV)로 대표되는 실리콘 반도체 분야뿐만 아니라 유기물, 바이오 분야에서 적극 활용이 가능하여, 관련 분야에서의 파급효과는 지대할 것으로 판단된다.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

지금까지 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 NIL 몰드 제작 방법은 E-빔 공정이 용이한 실리콘 기판과 같은 몰드를 이용하여 석영 NIL 몰드를 제작함으로써, 100nm 이하의 미세 패턴이 형성된 NIL 몰드를 용이하고 저렴하게 제작할 수 있다.

또한, 실리콘 기판에 포토 리소그라피 공정을 통해 수 ㎛ 정도의 큰 패턴을 함께 형성하여 NIL 몰드에 전사시킴으로써, 100nm 이하의 미세패턴과 수 ㎛ 정도의 큰 패턴이 동시에 형성된 NIL 몰드를 제작할 수 있다.

이에 따라, 기존의 EBL, FIBL, DUV(or EUV) 리소그라피 기술에 비해 간단하 게 다양한 재질의 대면적 표면 위에 100nm 이하 급 초미세 패턴을 형성할 수 있는 NIL 공정은 그 핵심적인 NIL 몰드 제작을 보다 용이하게 함으로써, 현재의 실리콘 반도체 분야뿐만 아니라 기존 기술의 적용이 어려운 유기물 및 바이오 분야에서도 적극적으로 활용이 가능하다.

Claims (16)

1. 제1 기판에 E-빔 리소그라피(E-beam lithography) 공정을 통해 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 제1 기판의 패턴을 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography:NIL)공정을 통해 몰드용 제2 기판에 전사하여 NIL 몰드(mold)를 완성하는 단계;를 포함하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 기판에 패턴 형성하는 단계는,

   상기 제1 기판에 E-빔 레지스트를 도포하고 E-빔 리소그라피(E-beam lithography) 공정을 통해 E-빔 레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 E-빔 레지스트 패턴이 형성된 제1 기판에 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정을 통해 포토 레지스트(photo resist:PR) 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 제1 기판의 E-빔 레지스트 패턴 및 PR 패턴을 이용하여 상기 제1 기판에 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 E-빔 리소그라피 공정을 통해 100nm 이하의 패턴을 형성하고,

   상기 포토 리소그라피 공정을 통해 100nm 이상의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
4. 제2 항에 있어서,

   상기 E-빔 패턴과 상기 PR 패턴의 정확한 위치 조정을 위하여,

   상기 E-빔 레지스트 패턴 형성 단계 이전에 상기 제1 기판에 얼라인 키(align key)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 얼라인 키는 상기 제1 기판에 포토 리소그라피 공정을 통해 형성하고,

   E-빔 얼라인 마크 및 포토 얼라인 마크를 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
6. 제2 항에 있어서,

   상기 E-빔 레지스터 및 포토 레지스트는 각각의 노광(exposure) 및 현상액에 서로 영향을 받지않는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 E-빔 레지스트는 하이드로겐실세스퀴옥산(hydrogen silsesquioxane:HSQ)로 형성된 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 E-빔 레지스트의 형성은 스핀 코팅(spin-coating) 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 E-빔 레지스트는 5000 rpm의 속도로 30 초간 수행하여 100nm 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
10. 제8 항에 있어서,

    상기 E-빔 레지스트 패턴은 노광(exposure) 전에 150 ℃ 및 200 ℃ 에서 각각 2분간 프리베이킹(prebaking)하고 100 kV 및 100 pA 조건으로 E-빔을 조사한 후,

    불필요한 E-빔 레지스트 영역을 현상액(developer)으로 제거하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 현상액은 수성 티엠에이에이치-계(aqueos TMAH-based) 현상액인 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
12. 제1 항에 있어서,

    상기 제1 기판은 실리콘(Si) 기판인 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
13. 제1 항에 있어서,

    상기 제2 기판은 유리(glass) 또는 석영(quarts) 기판인 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
14. 제1 항에 있어서,

    상기 NIL 공정은 열적(thermal) 방식 또는 자외선(UV) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
15. 제1 항에 있어서,

    상기 NIL 몰드는 NIL 공정을 통해 100 nm 이하의 미세패턴이 요구되는 소자의 패턴 형성에 이용되는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.
16. 제15 항에 있어서,

    상기 제1 기판은 실리콘 기판이고 상기 제2 기판은 석영 기판이며,

    상기 NIL 공정은 thermal 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 몰드 제작 방법.

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